CN107877888A - 一种绝缘拉杆预制件制备工艺 - Google Patents

一种绝缘拉杆预制件制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电气元件技术领域，具体涉及一种电气绝缘元件的制备工艺。本发明通过对纤维材料和环氧树脂基体的预处理，能够保证纤维织物被环氧树脂充分浸润，通过采用“真空导入+原位挤压固化”的成型工艺，能够制得内部无干区、气泡等缺陷的实心绝缘拉杆预制件，由其制得的绝缘拉杆的机械性能和电气绝缘性能均较佳，能够安全稳定的应用于750kv以上高电压环境。由本工艺制得的实心绝缘拉杆，不仅体积更小、便于携带和操作，还具有更优良的电气绝缘性能和机械性能，寿命更长，不存在内部被击穿的风险，安全性能更好；并且，通过对纤维织物尺寸的选择，能够一次制得多件绝缘拉杆预制件，生产效率也有很大提高。

Description

一种绝缘拉杆预制件制备工艺
技术领域
本发明涉及电器元件技术领域，具体涉及一种电气绝缘元件的制备工艺。
背景技术
绝缘拉杆作为气体绝缘金属封闭开关(GIS)中分合闸的核心部件之一，直接关系到电力传输的安全稳定运行，所以必须具备优良的机械性能和电气绝缘性能。随着我国输电等级的不断提高，具有更高的传输距离、传输容量和输电效率的高电压等级输电线路迅速发展，与此同时，对于配套开关用绝缘拉杆的要求也逐渐提高，那么开发新型式的高性能绝缘拉杆将对提高设备的使用性能和输电稳定性带来重要意义。
目前，高电压等级绝缘拉杆以进口为主，常见的高电压等级绝缘拉杆呈管状，为空心结构。空心管状的绝缘拉杆预制件制备方法如下：
首先，需要将纤维织物缠绕于模芯；
之后，将模芯置于模腔中，再向模腔中注入环氧树脂；其中，环氧树脂在注入模腔后就无法对其进行量的调整；
最后，对其进行固化即可。固化后，将模具拆除，同时将模芯抽离，从而成型为空心圆管状绝缘拉杆预制件。
随着输电等级的提高，所应用的绝缘拉杆的机械性能和电气绝缘性能的也要随之提高，才能保证高输电等级安全稳定运行。为了满足更高输电等级绝缘拉杆的绝缘性能和机械性能要求，目前现有技术中普遍采用加大绝缘拉杆尺寸的方式来提高其机械强度。然而，在制备大尺寸绝缘拉杆的过程中出现纤维材料未被完全浸渍而产生干区和气泡的概率较大，从而造成绝缘拉杆内部缺陷，影响其绝缘性能和机械性能，生产成品合格率较低。并且，随着输电等级的升高，管状绝缘拉杆空心结构的内表面被击穿的风险也越大。这使得目前应用于750kv以上电压环境的空心管状绝缘拉杆不仅因尺寸过大而不利于携带和操作，还存在寿命短、易损坏、安全性不佳的问题。
为此，中国专利文献CN105261497A公开了一种高电压等级绝缘拉杆制备工艺，该技术通过真空灌注成型工艺和对材料组成的设计，确保树脂更好的浸渍纤维织物，减少产品缺陷，所制得的绝缘拉杆电器绝缘性能和机械性能稳定且有所提高。然而，该技术所制得的预制件仍为空心圆管型，依旧存在拉杆内表面放电导致击穿的风险，所制得的应用于高输电等级规格的绝缘拉杆尺寸也仍然较大；并且，该技术在制备时，用于缠绕的纤维的量是一定的，为了保障纤维能够被充分浸渍不产生气泡，会尽可能多的注入环氧树脂，而环氧树脂注入模腔后不能够进行量的控制，所以在很大程度上降低了绝缘拉杆预制件中纤维的含量，其纤维含量最高仅为60wt％，影响了其机械强度，进而影响其对输电等级的耐受能力。
所以，本领域人员尝试将绝缘拉杆的空心结构改为实心结构。实心的绝缘拉杆需通过模压的方式制备，但真空环境的模压成型装置结构复杂，目前仅能够通过在真空下对预浸料进行模压的方式来实现实心绝缘拉杆预制件的制备。制备时，首先将纤维材料浸渍在环氧树脂基体中得到预浸料，再将上述预浸料送入模具进行模压而成型绝缘拉杆预制件。然而，为了保证环氧树脂对纤维的良好浸渍效果，浸渍时所注入的环氧树脂的含量较高，且后期模压过程无法调控材质中各组分的比例，即其纤维含量的提高仅依靠内部结构由空心向实心的转变带来，机械性能的提升有限。另外，预浸料在进入模具时呈半固化状态，材质内部已经出现了细微空隙和微小气泡，此时再对其进行模压操作无法弥补已存在的内部缺陷，导致所制得的绝缘拉杆的电气绝缘性能和机械性能欠佳，根本无法在750kv的高压环境下使用。
综上所述，如何得到内部无缺陷的实心绝缘拉杆预制件，并同时提高其材质的纤维含量以使绝缘拉杆的电气绝缘性能和机械性能均满足750kv 以上输电等级的要求，是本领域技术人员尚未解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是克服现有技术制备得到的应用于 750kv以上的空心绝缘拉杆尺寸过大、寿命短、安全性不佳的问题，进而提供一种能够制得无缺陷的实心绝缘拉杆预制件的工艺。
本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中无法在保证纤维被环氧树脂充分浸渍无气泡的基础上，尽可能提高预制件中纤维含量的问题，进而提供一种可有效提高预制件中纤维含量且同时可保证纤维被环氧树脂充分浸渍而无气泡的实心绝缘拉杆预制件工艺。
本发明为达到上述目的采取如下技术方案：
一种绝缘拉杆预制件制备工艺，包括以下步骤：
(1)、铺设纤维材料，并除去其中的水分和空气；
(2)、在压力作用下，将环氧树脂基体注入经铺设的纤维材料中对其进行浸渍处理，形成浸渍体；
所述环氧树脂基体包括分别经真空脱气预处理的环氧树脂和固化剂；
(3)、在挤压作用下对所述浸渍体进行固化，得到用于制备绝缘预制件的绝缘拉杆坯料。
所述步骤(3)中的所述固化操作前，还包括在对所述浸渍体进行的预压操作，所述预压操作使部分环氧树脂基体溢出所述纤维材料。
所述固化操作的温度为80～140℃。
所述固化是依次通过以下步骤实现的：
保持所述预压操作的压力并进行初次固化，固化温度80～100℃，固化时间2～12h；
卸掉所述预压操作的压力并进行二次固化，固化温度120～140℃，固化时间5～18h。
所述预压操作的压力为1000kN～10000kN。
所述步骤(1)中采用真空干燥的方式除去所述纤维材料中的水分和空气，操作温度为100～120℃，真空度为-0.098～-0.090MPa，干燥时间为2～10h；之后降温至35～80℃。
所述步骤(2)中的所述真空脱气预处理的真空度为-0.098～-0.090MPa，温度为50～67℃，搅拌速度为60～90rpm/min。
所述步骤(2)中的所述浸渍处理的压力为0.3～0.9MPa。
所述步骤(2)中的所述浸渍处理包括以下步骤：
在0.3～0.5MPa的注入压力下注入所述环氧树脂基体，而后在0.5～0.9 MPa的注入压力下保持10～30min；
所述浸渍处理的温度为40～80℃。
所述步骤(1)中铺设纤维材料成长方体状或正方体状。
所述纤维材料为玻璃纤维织物、聚酯纤维织物或聚芳酯纤维织物的一种或多种。
所述玻璃纤维织物为面密度180～245g/m2、经向和纬向纤维密度比 (1.4～2.3)：1的二维正交编织平纹布，或为面密度205～270g/m2的±45°双轴布。
所述聚酯纤维织物为面密度120～200g/m2、经向和纬向纤维密度比(0.8 ～1.5)：1的二维正交编织平纹布。
所述纤维材料为混合纤维，其组成为：按质量比(6.7～4.8)：1的玻璃纤维织物和聚酯纤维织物。
所述环氧树脂基体还包括促进剂，所述环氧树脂、固化剂和促进剂按重量份计，比例为100:(85～95)：(0.2～0.9)。
所述绝缘拉杆坯料经无损害切割和打磨和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
由所述绝缘拉杆预制件制备工艺制得的绝缘拉杆预制件产品。
一种绝缘拉杆预制件模具，包括阴模和阳模；
所述阴模与所述阳模配合形成适于容纳纤维织物的模腔；
与所述模腔连通设置有注入口，所述注入口与所述阴模外部相通；
在所述模腔内设置有相对的可接触纤维织物的平行平面。
所述平行平面为位于阴模上的腔底平面，以及位于阳模上的腔顶面。
所述平行平面为位于阴模上的腔底平面，以及设置于所述阳模上适于朝向所述模腔内移动的可活动压板。
在所述阳模上还设置有活动压杆，所述活动压杆贯穿所述阳模并垂直连接于所述可活动压板上。
所述可活动压板的各边缘均为R5～R15的倒圆角。
所述模腔向外延伸成型有溢流腔。
所述溢流腔位于所述阴模上。
所述模腔的腔底呈长方形或正方形；
所述模腔的腔壁呈长方形或倒置梯形，所述腔壁与所述腔底的夹角不小于90°。
还设置有若干用于对所述阴模和所述阳模合并锁紧的固定件。
在所述阴模和所述阳模上还对应设置有贯通孔，所述固定件穿所述贯通孔设置。
所述阴模和所述阳模上还设置有若干加热元件。
所述模腔还连通设置有流出口，所述流出口与所述阴模外部相通。
所述流出口与一树脂收集器相连。
所述注入口与一静态混料注射机相连。
本发明所提供的技术方案具有以下优点：
1.本发明所提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，通过对纤维材料和环氧树脂基体的预处理，能够保证纤维材料被环氧树脂充分浸润；通过采用“真空导入+原位挤压固化”的成型工艺，能够制得内部无干区、气泡等缺陷的实心绝缘拉杆预制件，所得绝缘拉杆预制件的机械性能和电气绝缘性能均较佳，能够安全稳定的应用于750kv以上高电压环境。
由本工艺制得的实心绝缘拉杆，较现有技术中同等规格的空心管状绝缘拉杆来说，不仅体积更小、便于携带和操作，还具有更优良的电气绝缘性能和机械性能，寿命更长，不存在内部被击穿的风险，安全性能更好；并且，通过对纤维织物尺寸的选择，能够一次制得多件绝缘拉杆预制件，生产效率也有很大提高。
2.本发明所提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，通过对浸渍体施加压力，实现了纤维织物的多层压紧结构，能够将绝缘拉杆中的纤维含量由60wt％成功提高至78wt％～85wt％，根据工程需要或产品要求设置活动压板的压制行程，可控制不同的纤维含量，从而进一步提高所制绝缘拉杆的机械强度。与此同时，还使得制品整体更加密实，相较于同等高压环境下使用的其它绝缘拉杆来说，体积更小、重量更轻，还节约了材料、降低了成本。
通过设计绝缘拉杆为实心长方体形，有效增加了承力主体，具有更高的机械性能，并且端部金具结构更加简单，能够更加便捷的与设备连接。通过纤维材料的选材和铺设方式，使制品具有更优异的机械性能，达到轻质高强的目的；本发明所提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，简单易操作，可实现工业化。
3.本发明所提供的绝缘拉杆预制件模具，能够很好的实现本发明所提供的制备工艺，使得操作简单、原料消耗少，该模具可以与现有的绝缘电气元件制备工艺相契合，能够直接应用于工业生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例3中绝缘拉杆制备工艺设备示意图；
上述附图中的附图标记说明如下：
1-阴模；2-阳模；3-模压板；4-活动压杆；5-加热元件；6-定位销；7- 锁紧螺栓；8-模腔；9-真空袋膜；10-密封胶条；11-注入口；12-流出口；13- 球阀；14-溢流腔；15-空压机；16-静态混料注射机；17-树脂收集器；18- 真空泵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供的实心绝缘拉杆预制件，其制备工艺包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维所制的面密度为180g/m2、经向与纬向密度比为1.4:1 的二维正交编织平纹布逐层铺设，接着对其进行真空干燥处理，脱除玻璃纤维织布的水分并使其处于真空状态。
在上述脱除水分的同时，取按质量份计，比例为100:85:0.2的环氧树脂、固化剂和促进剂，分别进行真空脱气预处理，在60-90rpm/min的搅拌速度下，真空度-0.098MPa，温度50℃，脱气处理1h。
(2)用上述真空脱气预处理后的环氧树脂、固化剂和促进剂在真空下混合并用得到的环氧树脂基体浸渍步骤(1)铺设好的玻璃纤维织布。通过先后对环氧树脂基体施加0.5MPa的压力并保持环氧树脂基体的温度为 40℃，使得环氧树脂基体能够完全浸透玻璃纤维织布。
(3)将浸渍体在140℃下固化18h。将固化后的浸渍体取出。之后，按照工程要求或产品需要进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本实施例根据产品需求制得了适用于750kv电压环境的绝缘拉杆预制件。
实施例2
本实施例提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维所制的面密度为180g/m2、经向与纬向密度比为1.4:1 的二维正交编织平纹布逐层铺设，接着对其进行加热真空干燥处理，脱除玻璃纤维织布的水分并使其处于真空状态。
在上述脱除水分的同时，取按质量份计，比例为100:85:0.2的环氧树脂、固化剂和促进剂，分别进行真空脱气预处理，在60-90rpm/min的搅拌速度下，真空度-0.098MPa，温度50℃，脱气处理1h。
(2)用上述真空脱气预处理后的环氧树脂、固化剂和促进剂在真空下混合并用得到的环氧树脂基体浸渍步骤(1)铺设好的玻璃纤维织布。通过先后对环氧树脂基体施加0.5MPa的压力并保持环氧树脂基体的温度为 40℃，使得环氧树脂基体能够完全浸透玻璃纤维织布。
(3)在保证玻璃纤维织布完全浸透后，用1000kN的压力对玻璃纤维织布铺层进行压缩，使得其厚度变薄，整体密度升高，同时将部分环氧树脂基体挤出，达到浸渍体中玻璃纤维织布含量升高的效果。
(4)在保持浸渍体持续承受1000kN的压力的情况下，于140℃固化18h。将完全固化了的浸渍体取出。之后，按照工程要求或产品需要进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本实施例根据产品需求制得了适用于750kv电压环境的绝缘拉杆预制件。所得绝缘拉杆预制件，纤维含量为80wt％。
实施例3
本实施例提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维所制的面密度为205g/m2的±45°双轴布逐层铺设，接着对其进行加热真空干燥处理，脱除玻璃纤维织布的水分并使其处于真空状态。
在上述脱除水分的同时，取按质量份计，比例为100:95:0.2的环氧树脂、固化剂和促进剂，分别进行真空脱气预处理，在60-90rpm/min的搅拌速度下，真空度0.090MPa，温度67℃，脱气处理2h。
(2)用上述真空脱气预处理后的环氧树脂、固化剂和促进剂在真空下混合并用得到的环氧树脂基体浸渍步骤(1)铺设好的玻璃纤维织布。通过先后对环氧树脂基体施加0.3MPa的压力0.5h，0.9MPa30min，并保持环氧树脂基体的温度为80℃，使得环氧树脂基体能够完全浸透玻璃纤维织布。
(3)在保证玻璃纤维织布完全浸透后，用10000kN的压力对玻璃纤维织布铺层进行压缩，使得其厚度变薄，整体密度升高，同时将部分环氧树脂基体挤出，达到浸渍体中玻璃纤维织布含量升高的效果。
(4)在保持浸渍体持续承受10000kN的压力的情况下，于80℃固化 2h，接着，卸掉压力，将浸渍体于120℃固化5h。将完全固化了的浸渍体取出。之后，按照工程要求或产品需要进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本实施例根据产品需求制得了适用于750kv电压环境的绝缘拉杆预制件。所得绝缘拉杆预制件，纤维含量为78wt％。
实施例4
本实施例提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，包括以下步骤：
(1)取以可密封腔体，先将玻璃纤维所制的面密度为270g/m2的±45°双轴布与面密度为180g/m2、经向与纬向密度比为1.4:1的二维正交编织平纹布交叠逐层铺设，再将利用真空加热干燥技术对铺设好的玻璃纤维织布进行脱气脱水处理，以达到腔体内真空、玻璃纤维中干燥且无空气存在的效果。
(2)保持腔体内的真空状态，将分别经过真空脱气预处理后的环氧树脂、固化剂和促进剂混合均匀后注入上述腔体。保持注入混合物的温度为 60℃，并保持注入压力为0.4MPa，注满后，提高注入压力至0.8MPa，维持 20min，以保证玻璃纤维织物被环氧树脂基体完全浸透。
(3)在保证玻璃纤维织布完全浸透后，用5000kN的压力对密封腔体进行压缩，使得玻璃纤维织布铺层厚度变薄，整体密度升高，同时将部分环氧树脂基体挤出，达到浸渍体中玻璃纤维织布含量升高的效果。
(4)在保持浸渍体持续承受5000kN的压力的情况下，于90℃固化6h，接着，卸掉压力，将浸渍体于130℃固化11h。将完全固化了的浸渍体取出。
之后，按照工程要求或产品需要进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本实施例根据产品需求制得了适用于750kv电压环境的绝缘拉杆预制件。所得绝缘拉杆预制件的纤维含量为82wt％。
实施例5
本实施例提供的制备绝缘拉杆预制件的模具，其具体结构如图1所示，从图中可以看到，模具包括阴模1和阳模2，阴、阳模合并时共同构成模腔8，模腔8通过注入口11与阴模1外部连通。其中，对于模腔8的结构设置，可以根据工程需要进行选择，在本实施例中，选择设置为位于阴模1 中央的由阴模1表面凹陷形成的长方体形模腔8，所述阳模2对应所述阴模 1设置，阳模2与阴模1对应的面为一平面，并平行于模腔8的腔底。所述模腔8的腔底可以呈水平，当然，也可以与水平呈角度设置，只要保证模腔8的腔顶面与其平行即可。
在上述实施方式的基础上，作为可以变换的实施方式，所述模腔8设计为一低矮的斛形，模腔8自腔底向上渐扩，腔壁为倒置梯形，与腔底呈 95°夹角。
在上述实施方式的基础上，作为优选的实施方式，本发明所述的模具在阳模2上还设置有适于模腔8内流体流出的溢流腔14，所述溢流腔 14为以模腔8为基础模腔外延而得的延伸模腔。模具上还设置有适于朝向阴模1的模腔8移动的可活动压板3，该压板3能够部分进入所述模腔8。其中，对于溢流腔14的结构设置，可根据工程需要进行选择，在本实施例中，溢流腔14由阴模1表面的凹陷和阳模2表面共同构成，所述凹陷为自模腔8的腔壁顶部向上、向外延伸而形成于阴模1表面的凹陷。当然，作为可变换的实施方式，也可以将模具设计为由阳模2表面的凹陷和阴模1 表面共同构成溢流腔14。本实施例中，可活动压板3上垂直连接一活动压杆4，所述活动压杆垂直贯穿连接于所述阳模2上。当然，作为可以变换的实施方式，对于活动压板3的设置，也可以选择将其直接设计为贯穿阳模2 的可活动凸块，而不需设置活动压杆。优选将活动压板3的各边缘设计为 R5～R15的倒圆角。
在上述实施方式的基础上，为了更好地实现阴、阳模的稳定配合，还在上述结构的基础上，添加固定件7的设置，通过在阴、阳模上设置相对应的贯穿孔，将固定件7穿过贯穿孔实现阴、阳模的稳定配合，所述固定件可以采用螺栓或螺钉等固定件。当然，固定件的设置也可以采用不通过贯穿孔的方式，直接采用外部紧固螺栓等固定件来实现阴、阳模的稳定配合。
在上述实施方式的基础上，为了加快绝缘拉杆预制件的固化速度和更好的维持阴、阳模的温度，还在上述结构的基础上，在阴、阳模上添加加热元件5的设置。加热元件可以选择为镶嵌于阴、阳模内部的加热丝，也可以选择为其它能够实现阴、阳模升温的加热元件。优选的，为了更好实现模腔8内的浸渍、成型和固化的原位连续化操作，与模腔8连通的注入口11可设计为与一静态混料装置相连；在模腔8上还连通设置有一个流出口，流出口与一树脂收集装置相连。
实施例6
本实施例提供的绝缘拉杆预制件制备工艺，利用本发明所提供的模具实现。包括以下步骤：
(1)纤维材料的铺设：纤维材料采用玻璃纤维织物和聚酯纤维织物复合组成，在模腔内的铺层的铺设方式为三明治结构，即聚酯纤维织物+玻璃纤维织物+聚酯纤维织物。其中聚酯纤维织物为二维正交编织平纹布，其面密度为50g/m2，经向和纬向纤维密度比为1.2:1。玻璃纤维织物为二维正交编织平纹布，其面密度为205g/m2，经向和纬向纤维密度比为2:1。玻璃纤维织物和聚酯纤维织物用量的重量比为6:1。将此纤维织物裁剪至一定的大小按要求铺设至涂覆脱模剂的模腔8当中。
(2)纤维织物铺设完成后，在模腔四周粘贴密封胶条10，将高韧耐高温真空袋膜9铺覆于织物上方，用密封胶条10粘接密封，密封区域中真空袋膜9要保证压板在模压行程内不会损坏真空袋膜，保持模腔9的密封。
(3)将环氧树脂置于静态混料注射机A料罐中，固化剂和促进剂按照 85:0.5的比例置于B料罐中，同时进行原材料真空脱气搅拌预处理，其中环氧树脂的处理温度为60℃，真空度为200Pa；固化剂和促进剂混合料处理温度为60℃，真空度为200Pa。两料罐预处理时间均为2h。
(4)在原材料预处理的同时，对成型模具内织物铺层进行真空除湿干燥处理，此时需要关闭进胶管球阀，打开出胶管球阀，真空泵的真空度设定为200Pa，通过加热元件5将成型模具加热至100℃，处理时间为2h。处理完成后，将成型模具降温至45℃并保持恒定。
(5)经过上述步骤后，开始进行真空浸渍环节。打开进胶管球阀，按照环氧树脂、固化剂、促进剂为100:85:0.5的配比有注射机通过静态混料器和进胶口11缓慢注入成型模具模腔8，注射速度为30g/min，注射压力为 0.3MPa，直至环氧混合料溢出出胶管球阀100mm高度后关闭出胶管球阀，关闭真空泵，将注射机压力提高至0.6MPa，保持10min，接着关闭进胶管球阀。
(6)将成型模具附带两端的球阀水平放置于模压机的工作台面，模压机液压装置与成型模具活动压杆5对接，模具温度升高至100℃，恒温10min 后开启模压机，模压压力设定为5000kN，模压速度为5mm/min，部分环氧树脂基体溢出进入溢流腔14，待模压板3停止下行后保持恒定压力90min，此时制品已经完成凝胶并具备一定的交联密度，卸掉模压压力，在100℃下继续固化3h，然后升温至130℃固化6h，完成制品的后固化。
之后，按照工程要求或产品需要进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本实施例根据产品需求制得了适用于750kv电压环境的绝缘拉杆预制件。所得绝缘拉杆预制件的纤维含量为85wt％。
对比例1
本对比例提供的应用于750kv电压规格的空心管状绝缘拉杆预制件制备工艺，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维所制的面密度为180g/m2、经向与纬向密度比为1.4:1 的二维正交编织平纹布缠绕在芯轴上，装入模腔，并固定模具两端，接着对其进行加热真空干燥处理，脱除玻璃纤维织布的水分并使其处于真空状态。
在上述脱除水分的同时，取按质量份计，比例为100:85:0.2的环氧树脂、固化剂和促进剂，分别进行真空脱气预处理，在60-90rpm/min的搅拌速度下，真空度-0.098MPa，温度50℃，脱气处理1h。
(2)用上述真空脱气预处理后的环氧树脂、固化剂和促进剂在真空下混合并用得到的环氧树脂基体注入模具，通过先后对环氧树脂基体施加 0.5MPa的压力并保持环氧树脂基体的温度为40℃，使得环氧树脂基体能够完全浸透玻璃纤维织布。
(3)将浸渍体在140℃下固化18h。将完全固化了的浸渍体取出，进行无损坏切割和打磨抛光后即得到绝缘拉杆预制件。
本对比例制得的绝缘拉杆预制件，纤维含量为60wt％。
实验例
将各实施例和对比例所制得的绝缘拉杆预制件制备绝缘拉杆成品后进行测试，其结果如下表所示：
表1.绝缘拉杆成品性能评价
从结果可以看出，采用本申请所提供的工艺制备得到的实心绝缘拉杆，其工频耐压及拉断试验结果均优于同规格的空心管状绝缘拉杆，即机械性能和绝缘性能均有所提高，其开断力安全裕度能够满足750kV以上高压环境的应用需求，且经1万次开断实验，绝缘拉杆均未出现闪络现象，证明所制得的绝缘拉杆能够在750kV以上高压环境安全平稳的使用。
本发明所提供的实施例得到的绝缘拉杆预制件中纤维材料的含量可达78wt％～85wt％，而现有技术中纤维含量最高仅为60wt％，实验例的数据表明纤维含量的提高有效地加强了绝缘拉杆的开断力。本发明提供的制备工艺可重复性好，产品的成品率和良率高，所以制得的绝缘拉杆在应用时安全稳定性好。再进一步通过与特制模具的配合使用，能够更快捷的制备得到长方体形的绝缘拉杆，制备过程简单，操作稳定性强，易于实现工业化生产。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (31)

1.一种绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、铺设纤维材料，并除去其中的水分和空气；
(2)、在压力作用下，将环氧树脂基体注入经铺设的纤维材料中对其进行浸渍处理，形成浸渍体；
所述环氧树脂基体包括分别经真空脱气预处理的环氧树脂和固化剂；
(3)、在挤压作用下对所述浸渍体进行固化，得到用于制备绝缘预制件的绝缘拉杆坯料。
2.根据权利要求1所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，在所述固化操作前还包括对所述浸渍体进行的预压操作，所述预压操作使部分环氧树脂基体溢出所述纤维材料。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述固化操作的温度为80～140℃。
4.根据权利要求2或3所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述固化是依次通过以下步骤实现的：
保持所述预压操作的压力并进行初次固化，固化温度80～100℃，固化时间2～12h；
卸掉所述预压操作的压力并进行二次固化，固化温度120～140℃，固化时间5～18h。
5.根据权利要求2-4任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述预压操作的压力为1000kN～10000kN。
6.根据权利要求1-5任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中采用真空干燥的方式除去所述纤维材料中的水分和空气，操作温度为100～120℃，真空度为-0.098～-0.090MPa，干燥时间为2～10h；之后降温至35～80℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的所述真空脱气预处理的真空度为-0.098～-0.090MPa，温度为50～67℃，搅拌速度为60～90rpm/min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的所述浸渍处理的压力为0.3～0.9MPa。
9.根据权利要求1-8任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的所述浸渍处理包括以下步骤：
在0.3～0.5MPa的注入压力下注入所述环氧树脂基体，而后在0.5～0.9MPa的注入压力下保持10～30min；
所述浸渍处理的温度为40～80℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中铺设纤维材料成长方体状或正方体状。
11.根据权利要求1-10任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述纤维材料为玻璃纤维织物、聚酯纤维织物和聚芳酯纤维织物中的一种或多种。
12.根据权利要求1-11任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述玻璃纤维织物为面密度180～245g/m2、经向和纬向纤维密度比(1.4～2.3)：1的二维正交编织平纹布，或为面密度205～270g/m2的±45°双轴布。
13.根据权利要求1-12任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述聚酯纤维织物为面密度120～200g/m2、经向和纬向纤维密度比(0.8～1.5)：1的二维正交编织平纹布。
14.根据权利要求1-13任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述纤维材料为混合纤维，其组成为：按质量比(6.7～4.8)：1的玻璃纤维织物和聚酯纤维织物。
15.根据权利要求1-14任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，所述环氧树脂基体还包括促进剂，所述环氧树脂、固化剂和促进剂按重量份计，比例为100:(85～95)：(0.2～0.9)。
16.根据权利要求1-15任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺，其特征在于，还包括将所述绝缘拉杆坯料进行无损害切割及打磨抛光以制得绝缘拉杆预制件的步骤。
17.根据权利要求1-16任一项所述的绝缘拉杆预制件制备工艺制得的绝缘拉杆预制件产品。
18.一种绝缘拉杆预制件模具，包括阴模(1)和阳模(2)；
所述阴模(1)与所述阳模(2)配合形成适于容纳纤维织物的模腔(8)；
与所述模腔(8)连通设置有注入口(11)，所述注入口(11)与所述阴模(1)外部相通；
其特征在于：
在所述模腔(8)内设置有相对的可接触纤维织物的平行平面。
19.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，
所述平行平面为位于阴模(1)上的腔底平面，以及位于阳模(2)上的腔顶面。
20.根据权利要求18或19所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，
所述平行平面为位于阴模(1)上的腔底平面，以及设置于所述阳模(2)上适于朝向所述模腔(8)内移动的可活动压板(3)。
21.根据权利要求20所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，在所述阳模(2)上还设置有活动压杆(4)，所述活动压杆(4)贯穿所述阳模(2)并垂直连接于所述可活动压板(3)上。
22.根据权利要求21所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述可活动压板(3)的各边缘均为R5～R15的倒圆角。
23.根据权利要求20所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述模腔(8)向外延伸成型有溢流腔(14)。
24.根据权利要求23所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述溢流腔(14)位于所述阴模(1)上。
25.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述模腔(8)的腔底呈长方形或正方形；
所述模腔(8)的腔壁呈长方形或倒置梯形，所述腔壁与所述腔底的夹角不小于90°。
26.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，还设置有若干用于对所述阴模(1)和所述阳模(2)合并锁紧的固定件(7)。
27.根据权利要求26所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，在所述阴模(1)和所述阳模(2)上还对应设置有贯通孔，所述固定件(7)贯穿所述贯通孔设置。
28.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述阴模(1)和所述阳模(2)上还设置有若干加热元件(5)。
29.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述模腔(8)还连通设置有流出口(12)，所述流出口(12)与所述阴模(1)外部相通。
30.根据权利要求29所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述流出口(12)与一树脂收集器(17)相连。
31.根据权利要求18所述的绝缘拉杆预制件模具，其特征在于，所述注入口(11)与一静态混料注射机(16)相连。
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